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电工技术课程的建设

摘要:阐述了电工技术课程的开设背景,介绍了该课程的建设情况,包括教学内容设置、教学过程设计以及教学资源建设等。课程以面向问题的引导式教学为手段,以案例教学为载体,结合拓展学习等多种教学环节,践行“知行合一”的教学理念,取得了良好的教学效果。

关键词:电工技术;案例教学;拓展学习

1电工技术课程教学内容设置

随着现代科技的不断进步,电工电子技术不断发展,电工技术课程的教学内容也不断扩充[1-5]。然而,各专业培养计划的总学时数却在不断减少。电工技术课程共32学时,如何在有限学时内覆盖各工科专业学生所需掌握的电工技术基础知识是亟待解决的问题。鉴于此,笔者根据专业需求和培养目标,重新整合电工技术课程的教学内容,主要包括直流分析、暂态分析、交流分析、变压器及三相异步电动机5个知识模块,具体内容如图1所示。通过本课程的学习,非电类工科专业学生能够掌握电工技术必要的基本概念、基本理论和基本方法,能运用分解与叠加、等效替换等多种方法分析直流、正弦交流和一阶动态等简单线性无源电路,掌握变压器的电磁特性和分析方法,了解电动机的工作原理方法,为未来从事相关工程技术工作奠定必要的理论基础.

2电工技术课程教学过程设计

电工技术课程通过课堂教学,对电工技术知识体系中的各主要单元给出基础和引导性的介绍,讲解基本概念和基础分析方法。此外,本课程通过拓展学习环节培养学生自主学习的能力,开阔学生的专业视野,帮助学生了解专业领域技术发展前沿。

2.1课内讲授

pk10开奖记录 在课堂讲授中,着重介绍电工电子技术所涉及的物理概念、基本理论、原理和分析方法,注重培养学生掌握模型化、分解与叠加、等效替代等工程学科的普适性思维方法,使学生能够触类旁通。在教学方法的设计上,注重以面向问题的引导式教学为手段,以案例教学为载体,培养学生发现问题、分析问题和解决问题的能力。电工技术的诞生与发展源于工程实际,内容蕴涵工程概念。因此,电工技术课程教学案例的编写不能凭空虚构,应从贴近学生生活的工程实例中简化、提炼出蕴含概念和知识点的典型案例,使其难度和综合程度与学生的认知水平相适应。与实际生活密切相关的案例可以烘托课堂气氛,吸引学生的注意力,激发学生探究未知世界的好奇心,培养学生从工程设计的角度正确理解和运用理论知识的能力。笔者根据教学大纲的要求,以“知行合一”的教学理念为指导,紧扣教学内容,初步开发了一些教学案例,尝试了理论讲授与案例教学相融合的教学模式。例如,在《直流分析》知识单元引入汽车启停的车载电压不稳定原理,进而引出超级电容;在《暂态分析》知识单元引入氙气闪光灯的工作原理;在《交流分析》知识单元引入功放的最大功率传输;在《变压器》知识单元引入扬声器负载的阻抗变换。此外,在课堂教学的实施过程中,注重以电路理论发展的历史背景为载体,运用历史追溯和角色代入的教学手法将学生引入到历史情境中,提高学生探究新知识的兴趣,将学生吸引到课堂上来。例如,在戴维南定理的讲解中,创设历史情境,将学生的思绪引导至19世纪思想迸发的年代,借助角色扮演让学生以亲历者的身份审视定理的推导,使学生成为学习活动的主体,鼓励学生利用已学电路分析方法推导戴维南定理的证明过程,增强学生的创新热情。

2.2拓展学习

拓展学习要求学生运用数据搜索和文献查找工具自主学习与课程相关的工程背景知识,解释工程问题中的物理现象,描述和分析实际工程问题,了解专业知识在相关领域的前沿应用。通过拓展学习,锻炼学生的自主学习能力,激发学生探究新知识的兴趣,培养良好的科学研究态度,并通过工程实践反哺理论知识学习,帮助学生在理论与实际之间建立“映射”,形成相互关联、彼此融合的基础理论与专业知识体系。对于拓展学习,给出若干参考题目,题目内容主要包括对某方面知识、方法或技术的归纳总结、实际工程案例的描述和原理分析、课程知识和相关技术的应用调研等,要求学生自主完成文献查阅、数据收集、分析归纳等,提交拓展学习报告。笔者结合教学内容,初步编写了一些拓展学习的参考题目。例如,简单介绍人体的生物电信号,并简述这些生物电信号的监测与分析在人类疾病诊断与治疗中的应用;查阅资料,归纳人体电阻的测量方法,并简述人体电阻的测定在科学研究中的应用;以旋转式异步电动机的工作原理为基础,简述直线异步电动机的工作原理,介绍直线异步电动机在磁悬浮列车和航空母舰电磁弹射装置中的应用和发展历程。

2.3课程考核

完善的学生成绩评价制度是课程教学效果的有力保证。电工技术课程的考核采用平时成绩、拓展学习、结课考试成绩相结合的办法。(1)平时成绩占25%,包括习题作业成绩(15%)及阶段测验成绩(10%)。(2)拓展学习占5%,根据读书报告评定成绩。(3)结课考试占70%,考核内容体现电工技术的基本原理与基本方法,内容覆盖本课程在教学内容和要求中给出的理论知识点,着重考查对各单元原理和方法的掌握程度,兼顾各知识点和方法的综合运用,考试题型以分析计算题为主。

3电工技术课程教学资源建设

丰富的课程教辅资料可为学生提供有效的课外辅导,有利于学生自主开展课程学习。课程组根据教学大纲编写了电工技术课程讲义[6]、教学日历、电子课件、结课考试样卷等。电工技术课程包含相量、磁路等内容,需要欧拉公式、复数运算等数学基础以及物理学电磁学相关知识。然而,本课程的授课对象为大学一年级本科生,数学和物理课程的进度滞后于电工技术课程,因此在电工知识的传授中,如何穿插讲解数学、物理等基础知识对于保证课程教学质量至关重要。为此,笔者编写了数学与物理的相关预备知识。此外,在变压器和电动机2个知识模块的讲授中,变压器和电动机的结构复杂,单靠文字和语言难以描述清楚。为此,笔者通过互联网获取一些变压器、电动机结构和工作原理的讲解视频以及演示动画,使枯燥乏味的理论讲授变成生动有趣的视频演示,在有限的时间内既增加了信息量又提高了教学效率。依托学校网络课程平台,课程组初步构建了电工技术课程的网络资源,包括课程大纲及简介、教学日历、课件、重要知识点讨论、习题库、多媒体视频库、读书报告题目库、仿真软件、答疑讨论、常见问题库、课程问卷、教学笔记及考试资料等。

4实践效果及反思

2017年,电工技术课程已在计算机学院和软件学院进行了第一轮试讲。在授课过程中,任课教师在“知行合一”的教学理念指导下进行教学实践,充分运用专业知识,结合工程实际,以教学案例为切入点讲解电工技术的基本概念和原理。学生普遍反映结合案例的启发式教学方法效果较好,能够提高学习过程中的趣味性、激发学习热情;能够理论联系实际,使课堂所学知识与生活息息相关,初步培养学生运用所学知识分析问题、解决问题的能力。结课考试和课程作业的考核成绩表明,学生能够较好掌握课程教授的基础知识;拓展学习报告的考核情况表明,学生展现出一定的自主学习以及运用信息和文献工具撰写报告的能力。通过调查问卷,笔者也发现电工技术课程教学中存在的一些问题。例如,在教学案例的设计上没有过多考虑与学生专业相关联;在理论知识的讲授中缺乏实物演示,增加了学生理解的难度。

5结语

目前,电工技术课程建设还处于探索阶段,仍存在诸多亟待解决和研究的问题。相信随着教学资源的不断补充、教学方法的不断改善、教学经验的不断积累,电工技术课程教学的预期目标终将实现。

作者:赵文山 闻跃 高岩 余晶晶 单位:北京交通大学电子信息工程学院

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